(57)【要約】【課題】  本発明では、衝突形態等に応じて変化させる車体の剛性を小さな出力で制御することができる車体剛性制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】  車体剛性制御装置Ｍは、左右のサイドフレーム２のそれぞれに設けられる横力発生装置３と、センターフレーム４に設けられる制御装置５と、フロントバンパ６に設けられる距離センサ６１〜６６とを備えている。横力発生装置３は、衝突荷重が入力される一対の板体２１の間に設けられ、これらの板体２１に対して略直交する方向に横力を発生する。そして、この横力発生装置３からの横力を制御装置５で制御することにより板体２１の座屈形態を制御してその剛性を調整する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突荷重が入力される部材に、前記部材に対して略直交する方向に横力を加えることにより前記部材の座屈形態を制御する座屈形態制御手段を備えたことを特徴とする車体剛性調整装置。
【請求項２】
前記部材は中空フレーム材であり、
前記座屈形態制御手段は、
前記中空フレーム材に略直交して前記中空フレーム材内の少なくとも一箇所に跨設されて、当該跨設部位における前記中空フレーム材の変形を前記横力により拘束するフレーム拘束手段と、
前記フレーム拘束手段による拘束状態を調整する拘束状態調整手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の車体剛性調整装置。
【請求項３】
前記部材は中空フレーム材であり、
前記座屈形態制御手段は、
前記衝突荷重が入力される方向に沿って配設される前記中空フレーム材に進退可能に嵌装されて、当該嵌装部位における前記部材の変形を前記横力により拘束するフレーム拘束手段と、
前記フレーム拘束手段による拘束位置を設定する拘束位置設定手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の車体剛性調整装置。
【請求項４】
衝突形態を検出する衝突検出手段を備え、
この衝突検出手段の出力に基づいて判定された衝突形態に応じて前記横力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の車体剛性調整装置。
【請求項５】
前記座屈形態制御手段をバンパに設け、
衝突対象物を検出する対象物検出手段を備え、
この対象物検出手段の出力に基づいて判定された衝突対象物に応じて前記横力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の車体剛性調整装置。
【請求項６】
前記部材の座屈形態が一次変形モードによる座屈と多次変形モードによる座屈である場合に、
前記座屈する部材の長さＬと厚さｔの比Ｌ／ｔが、
前記一次変形モードでの座屈荷重と前記多次変形モードでの座屈荷重の差が最大値か最大値近傍になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車体剛性調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突衝撃吸収構造の車両において衝突形態に応じた適切な反力荷重を得られるように車体のフレーム等の剛性を制御する車体剛性調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体の剛性を制御する車体剛性調整装置として、たとえば特許文献１に開示されるものがある。この装置は、車両の左右に配設されるサイドフレームに設けた圧電アクチュエータにより、車両前方から受ける衝突荷重に抗する力や助長する力をサイドフレームに加えることで、異なる衝突形態に対応するようにサイドフレームの剛性を切り換えている。すなわち、この装置は、車体の全面が全体的に衝突する衝突形態（フルラップ衝突）ではサイドフレームの剛性を低くし、片方のサイドフレームに衝突荷重が集中する衝突形態（オフセット衝突）ではサイドフレームの剛性を高くすることで、双方の衝突形態で最適な衝撃吸収がなされる構造となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９１９５１号公報（段落０００９〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構造では衝突荷重に抗する力、すなわち衝突荷重を直接受け止める力を圧電アクチュエータで発生させるため、この圧電アクチュエータを作動させるための大きな電力が必要であった。そのため、圧電アクチュエータ自体の大型化や圧電アクチュエータに電力を供給するバッテリの大型化といった問題が生じていた。
【０００５】
また、近年においては、従来のようにフルラップ衝突やオフセット衝突等の衝突形態に応じて車体の剛性を切り換えるだけでなく、衝突する対象物の大小に応じて車体の剛性を切り換えることで対象物に与える反力を制御することが望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、衝突形態等に応じて変化させる車体の剛性を小さな出力で制御することができる車体剛性調整装置を提供することにある。また、本発明の課題は、衝突する対象物に応じて反力を制御することができる車体剛性調整装置を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、衝突荷重が入力される部材に、前記部材に対して略直交する方向に横力を加えることにより前記部材の座屈形態を制御する座屈形態制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、「座屈形態」とは、一つの腹を有する一次変形モードと、複数の腹を有する多次変形モードであり、このような変形モードで座屈する部材はその腹の数が多ければ多いほどその剛性が高くなる。そして、本発明では、横力により一次変形モードの腹となる部分の少なくとも一部を拘束することで多次変形モードに切り換える制御を行っている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、たとえば車両の左右に配設されるサイドフレームをそれぞれ前後に分割してこれらを部材で連結させ、この部材に車体剛性調整装置を設ける。この車体剛性調整装置は、部材に対して略直交する方向に加える横力を座屈形態制御手段で制御することにより部材の座屈形態を制御してその剛性を調整する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記部材は中空フレーム材であり、前記座屈形態制御手段は、前記中空フレーム材に略直交して前記中空フレーム材内の少なくとも一箇所に跨設されて、当該跨設部位における前記中空フレーム材の変形を前記横力により拘束するフレーム拘束手段と、前記フレーム拘束手段による拘束状態を調整する拘束状態調整手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「中空フレーム材」とは、たとえば車体の場合においては、バンパ、車体フレーム、ピラー、クロスメンバー等の中空状に形成される部材をいう。また、この中空フレーム材としては、２枚の板体をある空間を挟むように配設したものや、４本の棒体をある空間の周りを囲むように配設したもの等も含むものとする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、フレーム拘束手段による中空フレーム材の拘束状態を拘束状態調整手段で調整することで、フレーム拘束手段が跨設された部分の座屈形態を制御してその剛性を調整する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記部材は中空フレーム材であり、前記座屈形態制御手段は、前記衝突荷重が入力される方向に沿って配設される前記中空フレーム材に進退可能に嵌装されて、当該嵌装部位における前記部材の変形を前記横力により拘束するフレーム拘束手段と、前記フレーム拘束手段による拘束位置を設定する拘束位置設定手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、たとえば拘束位置設定手段で設定するフレーム拘束手段による拘束位置を中空フレーム材の端と中央との二個所に設定した場合は、フレーム拘束手段が端に位置するときは中空フレーム材が一次変形モードで座屈する。そして、フレーム拘束手段が移動して中央に位置したときは、中空フレーム材が二次変形モードで座屈する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の発明の構成において、衝突形態を検出する衝突検出手段を備え、この衝突検出手段の出力に基づいて判定された衝突形態に応じて前記横力を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の発明による作用に加え、衝突検出手段がたとえばフルラップ衝突の衝突形態を検出すると、その出力に基づいて判定されたフルラップ衝突の衝突形態に応じて横力が制御され、部材の剛性が小さくなるように調整される。また、衝突検出手段がたとえばオフセット衝突の衝突形態を検出すると、その出力に基づいて判定されたオフセット衝突の衝突形態に応じて横力が制御され、部材の剛性が大きくなるように調整される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明の構成において、前記座屈形態制御手段をバンパに設け、衝突対象物を検出する対象物検出手段を備え、この対象物検出手段の出力に基づいて判定された衝突対象物に応じて前記横力を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明による作用に加え、対象物検出手段がたとえば電柱や小型車等の小さな衝突対象物を検出すると、その出力に基づいて判定された衝突対象物に応じて横力が制御され、バンパの剛性が小さくなるように調整される。また、対象物検出手段がたとえば大型車等の大きな衝突対象物を検出すると、その出力に基づいて判定された衝突対象物に応じて横力が制御され、バンパの剛性が大きくなるように調整される。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記部材の座屈形態が一次変形モードによる座屈と多次変形モードによる座屈である場合に、前記座屈する部材の長さＬと厚さｔの比Ｌ／ｔが、前記一次変形モードでの座屈荷重と前記多次変形モードでの座屈荷重の差が最大値か最大値近傍になるように設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、一次変形モードでの座屈荷重と多次変形モードでの座屈荷重の差が最大値か最大値近傍になるように、部材の長さＬと厚さｔの比Ｌ／ｔが設定されているので、部材の剛性が広い範囲で切り換えられることになる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、車体剛性調整装置により部材に対して略直交する方向となる横力を制御することでその剛性を調整するので、従来のように衝突荷重に抗する力よりも小さな力で車体の剛性を制御することができる。そのため、装置自体の小型化およびこの装置に電力を供給するバッテリ等の小型化を図ることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、中空フレーム材内におけるフレーム拘束手段が跨設された部分の座屈形態が横力により調整されるため、中空フレーム材の剛性を小さな力で制御することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、横力の大きさを制御することなくフレーム拘束手段の位置を制御して中空フレーム材の変形を拘束するだけで部材の剛性を調整することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の発明による効果に加え、衝突検出手段で検出する衝突形態を示す信号に基づいて横力が制御されるので、衝突形態に応じて車体の剛性を自動的に調整することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明による効果に加え、対象物検出手段で検出する衝突対象物を示す信号に基づいて横力が制御されるので、衝突対象物の大小に応じてバンパの剛性を調整することができる。そのため、たとえば小さな衝突対象物である電柱等に車体が衝突した際にはその電柱等に与える衝撃を小さくすることができ、また、大きな衝突対象物である大型車等に車体が衝突した際にはその車体剛性を強化することができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、部材の剛性が広い範囲で切り換えられるので、たとえばフルラップ衝突またはオフセット衝突のそれぞれに対して適した剛性で対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１の実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明に係る車体剛性調整装置の詳細について説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る車体剛性調整装置の全体を示す平面図、図２は横力発生装置を示す断面図、図３は板体の座屈形態を示す要部拡大図、図４は板体の座屈形態による特性を示す特性図、図５は板体の形状による特性を示す特性図、図６は電磁石に流す電流と横力との関係を示すグラフである。
【００２８】
図１に示すように、車体剛性調整装置Ｍは、車両１の前部において前後方向に延在する左右のサイドフレーム２，２のそれぞれに設けられる横力発生装置３，３と、車両１の略中央部に配設されるセンターフレーム４に設けられる制御装置５とを主に備えている。さらに、この車体剛性調整装置Ｍは、車両１の前部に配設されるフロントバンパ６に設けられる距離センサ（衝突検出手段）６１〜６６を備えている。
【００２９】
横力発生装置３は、図２に示すように、前後方向に分割されたサイドフレーム２同士を結合する一対の板体（部材、中空フレーム材）２１，２１の間に配設されている。この横力発生装置３は、一対の板体２１，２１にそれぞれ結合される棒状の支持体（フレーム拘束手段）３１，３１と、これらの支持体３１，３１のうち一方の先端に設けられる永久磁石（拘束状態調整手段）３２と、他方の先端に設けられる電磁石（拘束状態調整手段）３３とを主に有している。そして、電磁石３３に流す電流を前記制御装置５で制御することにより、サイドフレーム２および板体２１に沿って入力される衝突荷重に対して略直交する方向に加わる横力（吸引力）が制御されている。
【００３０】
板体２１は、図３に示すように、横力発生装置３による所定値以上の横力が加わっていないときに前方から衝突荷重が入力された場合では、一つの腹２１ａを有する一次変形モードで座屈する。また、横力発生装置３による所定値以上の横力が加わっているときに衝突荷重が入力された場合では、板体２１は二つの腹２１ｂ，２１ｂを有する二次（多次）変形モードで座屈する。すなわち、この板体２１の座屈形態は、横力発生装置３からの横力により一次変形モードの腹２１ａとなる部分の略中央部（作用点）を拘束することで一次変形モードから二次変形モードに切り換えられるようになっている。
【００３１】
また、この板体２１は、図４に示すように、一次変形モードで座屈する場合よりも二次変形モードで座屈する場合の方が衝突荷重に抗する荷重（座屈荷重）が大きくなるという特性がある。特に、衝突荷重が入力された直後で発生するピーク値を比較するとその差が約２倍程度と顕著に現れており、このことから一次変形モードと二次変形モードの切り換えにより板体２１の剛性を広い範囲で調整できることが分かる。また、これらの荷重の値に対して横力発生装置３による横力の値は非常に小さいものとなっている。そのため、このような小さな値となる横力を加えるだけで一次変形モードの荷重よりも約２倍も大きい二次変形モードの荷重に移行できることが分かる。そして、車体剛性調整装置Ｍは、前記のような板体２１の座屈特性を利用したものであり、横力発生装置３から発生させる小さな横力を制御装置５で制御することにより板体２１の座屈形態を制御してその剛性を広い範囲で調整している。
【００３２】
さらに、この板体２１の座屈形態は、図５に示すように、その板厚ｔに対する長さＬの比（Ｌ／ｔ）と座屈荷重（前記ピーク値）とに特定の関係を有している。すなわち、一次変形モードと二次（多次）変形モードは、共に比（Ｌ／ｔ）が小さくなるにつれて座屈荷重が大きくなり、比（Ｌ／ｔ）が大きくなるにつれて座屈荷重が小さくなる傾向となっている。また、一次変形モードと二次変形モードは、共に比（Ｌ／ｔ）のある所定値よりも小さい方が塑性座屈となり、大きい方が弾性座屈となっている。ここで、塑性座屈における座屈荷重はいわゆるJonsonの式により求められ、弾性座屈における座屈荷重はいわゆるEulerの式により求められている。そして、二次変形モードの座屈荷重と一次変形モードの座屈荷重の差は、図５の斜線部で示すあたり（二次変形モードでは塑性座屈となり、一次変形モードでは弾性座屈となる部分）で最大となっている。本実施形態においてはこの差が最大となるような比（Ｌ／ｔ）の板体２１を使用しており、そのため板体２１の剛性を広い範囲で切り換えることが可能となっている。ここで、この差が最大となるような比（Ｌ／ｔ）の値は板体２１の材料により異なり、具体的にアルミで５０、鉄で１００という値となっている。
【００３３】
なお、座屈荷重の差が最大となるような比（Ｌ／ｔ）の板体２１を必ずしも使う必要はなく、その比（Ｌ／ｔ）は適宜に変更可能である。たとえば図５の斜線部における比（Ｌ／ｔ）の値よりも少し小さな値の比（Ｌ／ｔ）となる板体を利用してもよい。この場合は、斜線部における比（Ｌ／ｔ）の板体２１よりも一次または二次変形モードそれぞれにおける座屈荷重の差は多少小さくなるが、それぞれの座屈荷重を高くすることができるという利点がある。
【００３４】
図１に示すように、制御装置５は、距離センサ６１〜６６からの出力に基づいて衝突形態を判定するとともに、この衝突形態に応じて横力発生装置３の電磁石３３に供給する電流を制御するものである。また、距離センサ６１〜６６は、衝突形態を検出するものであり、具体的には衝突対象物との距離をレーザや超音波等を利用して測定するものである。そして、距離センサ６１〜６６の全てからの出力値が制御装置５において所定値以下であると判断された場合は、この制御装置５によりその衝突形態がフルラップ衝突であると判定される。また、車両右側の距離センサ６１〜６３のうち少なくとも一つのセンサまたは車両左側の距離センサ６４〜６６のうち少なくとも一つのセンサからの出力値が制御装置５において所定値以下であると判断された場合は、この制御装置５によりその衝突形態がオフセット衝突であると判定される。そして、この制御装置５は、図６に示すように、フルラップ衝突であると判定した場合には通常時に電磁石３３に流れている電流よりも小さな電流を流し、オフセット衝突であると判定した場合には電磁石３３に二次変形モードに切り換えるために必要な所定値以上の電流を流す。このように電流を制御することにより、通常時においては一対の板体２１，２１がこれらを引き寄せる方向に働く所定の横力により固定される。また、フルラップ衝突時においては前記所定の横力より小さな横力になることで各板体２１が一次変形モードで座屈しやすくなり、オフセット衝突においては前記所定の横力より大きな横力になることで各板体２１が二次変形モードで座屈することとなる。
【００３５】
なお、電磁石３３に流す電流の制御は必ずしも前記のような制御にする必要はなく、どのように行ってもよい。たとえば、制御装置５がフルラップ衝突であると判定した場合に、通常時およびオフセット衝突時に流れる電流とは逆の方向に電流を電磁石３３に流すようにしてもよい。この場合では、フルラップ衝突時において一対の板体２１，２１に対してこれらを引き離す方向に横力が働くため、この横力により各板体２１を積極的に所定の方向へ変形させるためのきっかけを与えることができる。また、制御装置５がオフセット衝突であると判定した場合のみに、電磁石３３に電流を流すようにしてもよい。すなわち、電磁石３３のオン・オフを制御することで、横力の発生を制御して一次変形モードと二次変形モードの切り換えを行ってもよい。
【００３６】
次に、この車体剛性調整装置Ｍの動作について図１、図２、図７を参照して説明する。
最初に、図１を参照して車両１がフルラップ衝突する場合について説明する。まず、車両１が衝突対象物に対してフルラップ衝突しようとすると、距離センサ６１〜６６で検出された信号が制御装置５に出力され、この制御装置５において全ての出力値が所定値以下であると判断されて、フルラップ衝突であると判定される。このようにフルラップ衝突であると判定した制御装置５は、電磁石３３（図２参照）に流れる電流を小さくすることで横力発生装置３から発生させる横力を通常時の大きさより小さくする。そして、実際に車両１がフルラップ衝突すると、図７（ａ）に示すように、各板体２１が横力に拘束されることなく互いに離れる方向に一次変形モードで座屈する。
【００３７】
次に、図１を参照して車両１がオフセット衝突する場合について説明する。まず、車両１の右側が衝突対象物に対してオフセット衝突しようとすると、右側の距離センサ６１〜６３で検出された信号が制御装置５に出力され、この制御装置５においてこれらの出力値が所定値以下であると判断されて、オフセット衝突であると判定される。このようにオフセット衝突であると判定した制御装置５は、電磁石３３（図２参照）に流れる電流を大きくすることで横力発生装置３から発生させる横力を通常時の大きさより大きくする。そして、実際に車両１がオフセット衝突すると、図７（ｂ）に示すように、各板体２１は、その中央部が横力により拘束されて二次変形モードで座屈する。
【００３８】
以上によれば、前記第１の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
車体剛性調整装置Ｍにより部材（本実施形態においては、サイドフレーム２および板体２１）に対して略直交する方向となる横力、すなわち一次変形モードの腹２１ａとなる部分の一部を拘束するだけの小さな力を制御することで板体２１の剛性を調整するので、従来のように衝突荷重に抗する力よりも小さな力でサイドフレーム２の剛性を制御することができる。そのため、装置自体の小型化およびこの装置に電力を供給するバッテリ等の小型化を図ることができる。
距離センサ６１〜６６で検出する衝突形態を示す信号に基づいて横力が制御されるので、衝突形態に応じて板体２１の剛性を自動的に調整することができる。
【００３９】
以上、本発明は、前記第１の実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
第１の実施形態では距離センサ６１〜６６からの出力値のみで衝突形態を判定したが、本発明はこれに限定されず、この距離センサ６１〜６６の他にたとえば車速センサ等を設けてもよい。このように車速センサを設けた構造では、車庫入れ等の小さな車速で運転する際には横力発生装置３の制御は行われないので、その分電力消費によるコストを低くすることができる。また、センサはＣＣＤカメラ等の撮像手段からの画像を入力して衝突形態や衝突の有無等を判定する構成としてもよい。
【００４０】
一対の板体２１，２１と横力発生装置３はどこに設けてもよく、たとえば図８（ａ）に示すようなサイドフレーム２の上下方向に屈曲する部分（第１の実施形態における位置）や、図８（ｂ）に示すような衝突荷重を吸収するためのクラッシュボックスＢの後方等に配設させてもよい。
第１の実施形態では車体剛性調整装置Ｍにより剛性が調整される対象を板体２１としたが本発明はこれに限定されず、車体パネルの剛性を直接調整させてもよい。たとえば、図９に示すように、フロントバンパ６内、クラッシュボックスＢ内、サイドフレーム２内、または、サイドフレーム２より一段下がった位置へ一体に形成されるフロアフレーム２２とこのフロアフレーム２２が接合されるフロアパネル２３との間に横力発生装置３を設けてもよい。これにより、フロントバンパ６やクラッシュボックスＢの壊れ易さを調整したり、サイドフレーム２またはフロアパネル２３の剛性を調整することができる。また、たとえば図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、クロスメンバＣとこのクロスメンバＣが接合されるフロアパネル２３との間に横力発生装置３を設けてもよく、この横力発生装置３によりフロアパネル２３を一次変形モードまたは二次変形モードで座屈させることで（図１０（ｃ）および（ｄ）参照）、フロアパネル２３の剛性を調整することができる。なお、このようにクロスメンバＣとフロアパネル２３との間に横力発生装置３を設けた場合は、クロスメンバＣの剛性がフロアパネル２３に比べて高いため、横力発生装置３は主にフロアパネル２３の剛性のみを制御するために使用される。さらに、この横力発生装置３のその他の設置場所としては、ピラーやリヤバンパ等がある。
【００４１】
また、図９に示すように、横力発生装置３がフロントバンパ６を形成する上壁部６ａと下壁部６ｂとの間に配設された場合では、第１の実施形態に係る距離センサ６１〜６６を対象物検出手段として利用することで、衝突対象物の大小によってフロントバンパ６の剛性を変えることができる。具体的には、たとえば６つの距離センサ６１〜６６のうち２つ以下のセンサのみが出力する場合には、衝突対象物が小さいと判定されてフロントバンパ６の剛性が小さくされ、３つ以上のセンサが出力する場合には、衝突対象物が大きいと判定されてフロントバンパ６の剛性が大きくされる。そのため、たとえば小さな衝突対象物である電柱等に車体が衝突した際にはその電柱等に与える衝撃を小さくすることができ、また、大きな衝突対象物である大型車等に車体が衝突した際にはその車体剛性を強化することができる。なお、衝突を予測して衝突前に車体剛性を調整するようにしてもよい。
【００４２】
〔第２の実施形態〕
以下に、本発明に係る車体剛性調整装置における第２の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態の横力発生装置３を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図１１に示すように、本実施形態に係る横力発生装置７は、前後方向に分割されたサイドフレーム２同士を結合する４つの棒体（中空フレーム材）７１，・・・と、これらの棒体７１，・・・に対して摺動自在に取り付けられるリング（フレーム拘束手段）７２とを主に備えている。そして、このリング７２を常時棒体７１の後部に留めておくための規制レバー（拘束位置設定手段）７３が車体（図示せず）に対して回動自在に取り付けられ、この規制レバー７３は、前記制御装置５からオフセット衝突を示す信号が出力された場合のみに回動してその規制を解除するようになっている。さらに、各棒体７１には、その略中央部にリング７２の移動を規制するためのストッパ（拘束位置設定手段）７４が設けられている。
【００４４】
次に、この横力発生装置７を備えた車体剛性調整装置Ｍの動作について図１２を参照して説明する。
図１２（ａ）に示すように、通常走行時においてリング７２は、常時規制レバー７３で前方への移動が規制されているため、ブレーキ等によりリング７２に前方に向かう慣性力が働いても動かずにその位置に留まっている。そして、衝突時において前記距離センサ６１〜６６で検出された衝突形態がフルラップ衝突である場合は、図１２（ｂ）に示すように、規制レバー７３がリング７２を棒体７１の後部に留めた状態で棒体７１が一次変形モードで座屈する。また、衝突形態がオフセット衝突である場合は、図１２（ｃ）に示すように、規制レバー７３による規制が解除されたリング７２が衝突時に生じる慣性力により前方に移動し、ストッパ７４のところで止まる。このようにリング７２が棒体７１の略中央部に位置することにより、この棒体７１はその中央部がリング７２で拘束されるため二次変形モードで座屈することとなる。
【００４５】
以上によれば、前記第２の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
第２の実施形態では、衝突時にリング７２に働く慣性力を利用することでオフセット衝突の場合のみに規制レバー７３を回動させる制御を行うだけでよく、第１の実施形態に比べて電力消費によるコストを低くすることができる。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
以下に、本発明に係る車体剛性調整装置における第３の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態の横力発生装置３を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図１３（ａ）に示すように、本実施形態に係る横力発生装置８は、第１の実施形態と同様に前後方向に分割されたサイドフレーム２同士を結合する一対の板体２１，２１の間に配設されている。この横力発生装置８は、一対の板体２１，２１にそれぞれ結合され、互いに前後方向にずれて配設される板状の支持体８１，８１と、これらの支持体８１，８１の間に配設される超弾性合金８２と駆動スイッチ８３とを主に備えている。超弾性合金８２は、板状のバネとなっており、その一端が前側の支持体８１に固定され、その中央部が撓んだ状態で他端が駆動スイッチ８３のストッパ８３ａで係止されている。なお、このストッパ８３ａは、通電により磁力を発生するソレノイド８３ｂにより前後方向に移動自在な構造となっており、前記制御装置５がフルラップ衝突を示す信号を出力したときのみに後方に移動するようになっている（図１３（ｂ）参照）。そして、この超弾性合金８２の中央部には、２つの支持体８１，８１を連結するための連結ピン８４が接合されている。なお、この連結ピン８４は、その軸方向が抜ける方向に沿うように後側の支持体８１に対して傾けて配設されている。
【００４８】
次に、この横力発生装置８を備えた車体剛性調整装置Ｍの動作について図１３を参照して説明する。
図１３（ａ）に示すように、通常走行時においては超弾性合金８２の他端がストッパ８３ａで抑えられることで連結ピン８４を介して二つ支持体８１，８１が連結されている。そして、衝突形態がオフセット衝突である場合には、横力発生装置８はそのままの状態を保つことで各板体２１の中央部が拘束され、各板体２１が二次変形モードで座屈する。また、衝突形態がフルラップ衝突である場合には、図１３（ｂ）に示すように、ストッパ８３ａが後方に移動することで、このストッパ８３ａにより撓んだ状態で抑えられていた超弾性合金８２が元の状態に戻って連結ピン８４が抜ける。そのため、各板体２１の中央部は拘束されることなく、各板体２１が一次変形モードで座屈することとなる。
【００４９】
以上によれば、前記第３の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
第３の実施形態では、超弾性合金８２の元に戻る力を利用することでフルラップ衝突の場合のみにソレノイド８３ｂに所定方向の電流を流すだけでよく、第１の実施形態に比べて電力消費によるコストを低くすることができる。
【００５０】
〔第４の実施形態〕
以下に、本発明に係る車体剛性調整装置における第４の実施形態について説明する。この実施形態は、第１の実施形態の横力発生装置３を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図１４に示すように、本実施形態に係る横力発生装置９は、第１の実施形態と同様に前後方向に分割された二つのサイドフレーム２，２間に配設されている。横力発生装置９は、前側のサイドフレーム２に接合される前側取付部９１と、後側のサイドフレーム２に接合される後側取付部９２と、これら取付部９１，９２にその両端が接合される第一板体９３、第二板体９４、および第三板体９５とを主に備えている。さらに、横力発生装置９は、各板体９３，９４，９５にそれぞれ接合される一対の第一スライド部材９６，９６、第二スライド部材９７，９７、および第三スライド部材９８，９８と、これらのスライド部材９６，９７，９８とスライド自在に係合するガイド部材９９，９９とを備えている。なお、この図１４では、説明の便宜上、第一板体９３の一部を破断させた状態で図示している。
【００５２】
前側取付部９１および後側取付部９２は、平面視が略六角形となる板体であり、その端縁には一辺おきに前記三つの板体９３，９４，９５が接合されている。すなわち、各板体９３，９４，９５の間には、所定の空間が設けられている。
スライド部材９６，９７，９８は、それぞれ平面視が略六角形となる板体であり、各板体９３，９４，９５に接合される辺に対向する辺には、ガイド部材９９とスライド自在に係合する係合溝９６ａ，９７ａ，９８ａが形成されている。また、各板体９３，９４，９５を前側取付部９１および後側取付部９２に取り付けた状態においては、前側から順に第一スライド部材９６、第二スライド部材９７、および第三スライド部材９８が重なって配設されるようになっている。
【００５３】
さらに、三枚のスライド部材９６，９７，９８のうち前側に配設される第一スライド部材９６の前面９６ｂの適所には、後記する電磁石ＥＭに吸着される鉄片ＡＰが固着されるとともに、後側に配設される第三スライド部材９８の後面９８ｂの適所には、鉄片ＡＰを磁力により吸着する電磁石ＥＭが固着されている。そして、電磁石ＥＭで鉄片ＡＰを吸着することで三枚のスライド部材９６，９７，９８の間に摩擦力が発生し、この摩擦力によりスライド移動が規制されるので、三枚の板体９３，９４，９５の変形が規制されることとなる。なお、電磁石ＥＭは、第１の実施形態で示すような制御装置５によって制御されている。
【００５４】
ガイド部材９９は、三枚のスライド部材９６，９７，９８の係合溝９６ａ，９７ａ，９８ａが係合される軸部９９ａと、この軸部９９ａの両端に形成される抜け止めとしてのフランジ部９９ｂ，９９ｂとを有している。
次に、この横力発生装置９を備えた車体剛性調整装置Ｍの動作について図１５を参照して説明する。
【００５５】
図１５（ａ）に示すように、通常走行時においては、各板体９３，９４，９５には衝突荷重が入力されていないので、三枚のスライド部材９６，９７，９８はともに重なった状態に維持されている。そして、図１５（ｂ）に示すように、フルラップ衝突時や衝突対象物が小さい場合（たとえば衝突対象物が電柱や小型車等である場合）などの低座屈荷重にて対応できる場合には、制御装置５から二つの電磁石ＥＭに電流を流さないことにより、三枚のスライド部材９６，９７，９８の間には摩擦力が生じないため、各スライド部材９６，９７，９８がそれぞれ三枚の板体９３，９４，９５の変形に応じてスライド移動する。すなわち、三枚の板体９３，９４，９５が、これらのスライド部材９６，９７，９８、鉄片ＡＰ、および電磁石ＥＭで拘束されずに、一次変形モードで座屈する。
【００５６】
また、図１６（ａ）に示すように、オフセット衝突時や衝突対象物が大きい場合（たとえば衝突対象物が大型車等である場合）などの高座屈荷重が必要となる場合には、二つの電磁石ＥＭ，ＥＭに電流を供給することで、鉄片ＡＰが電磁石ＥＭに吸着されて三枚のスライド部材９６，９７，９８の間に摩擦力が発生するため、三枚の板体９３，９４，９５が変形しようとしてもスライド部材９６，９７，９８はスライド移動せずにその位置に留まることとなる。すなわち、三枚の板体９３，９４，９５が、これらのスライド部材９６，９７，９８、鉄片ＡＰ、および電磁石ＥＭで拘束されて、三次変形モードで座屈する。ちなみに、このとき二つ電磁石ＥＭ，ＥＭのうちどちらか一方のみに電流を供給すると、図１６（ｂ）に示すように、三枚の板体９３，９４，９５は、二次変形モードで変形することとなる。すなわち、実際の衝突においては様々な衝突形態が想定されるため、その衝突荷重の大きさに応じて変形モードを二次変形モードまたは三次変形モードに切り替えることができる。また、スライド部材９６，９７，９８、鉄片ＡＰ、および電磁石ＥＭで構成されるものを３セット以上設けることで、座屈形態を４次変形モード以上に切り替えることが可能となり、さらに高座屈荷重へと設定することも可能となる。
【００５７】
以上によれば、第４の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
二つに分割したサイドフレーム２，２を、三枚の板体９３，９４，９５で結合するので、これらのサイドフレーム２，２の結合部における通常時の剛性を、第１の実施形態のように二枚の板体２１，２１で結合する構造に比べて、高くすることができる。また、電磁石ＥＭに供給する電流を制御するだけで、その座屈モードを一次から三次まで自由に設定できるので、あらゆる衝突形態に応じて剛性を切り替えることができる。さらに、三枚の板体９３，９４，９５を一辺おきに配設することで、変形時において互いに干渉することがないので、これらの板体９３，９４，９５を設定した変形モードで確実に座屈させることができる。
【００５８】
なお、第４の実施形態では、鉄片ＡＰを使用したが、本発明はこれに限定されず、たとえば永久磁石を用いてもよい。ただし、この場合において、三枚の板体９３，９４，９５を拘束させないときは、永久磁石と電磁石ＥＭとが反発するような電流を電磁石ＥＭに供給するのが望ましい。
また、スライド部材９６，９７，９８の他の拘束方法としては、図１７に示すように、スライド部材９６，９７，９８を貫通する孔９６ｃ，９７ｃ，９８ｃを設け、その孔９６ｃ，９７ｃ，９８ｃに、図１８に示す拘束機構１００を取り付ける構造が考えられる。拘束機構１００は、スライド部材９６に固定される固定部品１０１と、この固定部品１０１に脱着自在に取り付けられる係合部品１０２と、これら固定部品１０１と係合部品１０２との間に設けられるコイルばね１０３とで構成される。
【００５９】
固定部品１０１には、図１９に示すように、凹部１０１ａが形成され、この凹部１０１ａには、電磁コイルとして略円筒状に形成される電磁石ＥＭと、この電磁石ＥＭの内側に配設される永久磁石ＰＭとが設けられている。そして、永久磁石ＰＭが電磁石ＥＭよりも短く形成されることで、この永久磁石ＰＭと電磁石ＥＭの内周面とにより後記するピン１０２ａが係合可能な孔１０１ｂが形成されることとなる。
【００６０】
図１８に示すように、係合部品１０２は、前記スライド部材９６，９７，９８の孔９６ｃ，９７ｃ，９８ｃに挿通する磁性体からなるピン１０２ａを有している。また、このピン１０２ａ周りに配設されるコイルばね１０３は、通常時にピン１０２ａが永久磁石ＰＭに吸着されることでスライド部材９６，９７，９８にバイアス力を与えている。
【００６１】
次に、この拘束機構１００の作用について説明する。
図２０に示すように、通常時または高座屈荷重が必要なときには、ピン１０２ａを永久磁石ＰＭに吸着させた状態に維持することで、スライド部材９６，９７，９８がピン１０２ａによりスライドしないように拘束される。これに対し、低座屈荷重が必要なときには、図２１に示すように、電磁石ＥＭにより永久磁石ＰＭと反対方向の磁場を発生させて、永久磁石ＰＭとピン１０２ａとの吸着力を弱めることで、コイルばね１０３が復帰して、ピン１０２ａが孔９６ｃ，９７ｃ，９８ｃから抜ける。これによって、スライド部材９６，９７，９８がスライド可能な状態となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る車体剛性調整装置の全体を示す平面図である。
【図２】図１の車体剛性調整装置の横力発生装置を示す断面図である。
【図３】図２の板体の座屈形態を示す要部拡大図である。
【図４】図３の板体の座屈形態による座屈荷重の特性を示す特性図である。
【図５】図３の板体の形状による座屈荷重の特性を示す特性図である。
【図６】衝突形態と横力との関係を示すグラフである。
【図７】図１の車体剛性調整装置の動作のうちフルラップ衝突時の動作を示す断面図（ａ）と、オフセット衝突時の動作を示す断面図（ｂ）である。
【図８】図２の横力発生装置をサイドフレームの上下に屈曲した部分に設けた状態を示す側面図（ａ）と、クラッシュボックスの後側に設けた状態を示す側面図（ｂ）である。
【図９】図２の横力発生装置における他の実施形態を示す側面図および各種断面図である。
【図１０】図２の横力発生装置における他の実施形態の全体を示す平面図（ａ）と、クロスメンバに適用した形態を示す要部断面図（ｂ）と、衝突時に横力を加えない状態を示す要部断面図（ｃ）と、衝突時に横力を加えた状態を示す要部断面図（ｄ）である。
【図１１】第２の実施形態に係る横力発生装置を示す斜視図である。
【図１２】図１１の横力発生装置の通常時の状態を示す断面図（ａ）と、フルラップ衝突時の状態を示す断面図（ｂ）と、オフセット衝突時の状態を示す断面図（ｃ）である。
【図１３】第３の実施形態に係る横力発生装置を示す断面図であり、通常時およびオフセット衝突時の状態を示す断面図（ａ）と、フルラップ衝突時の状態を示す断面図（ｂ）である。
【図１４】第４の実施形態に係る横力発生装置を示す斜視図である。
【図１５】第４の実施形態に係る横力発生装置を示す斜視図であり、通常時の状態を示す斜視図（ａ）と、フルラップ衝突時や衝突対象物が小さい場合の状態を示す斜視図（ｂ）である。
【図１６】第４の実施形態に係る横力発生装置を示す斜視図であり、三次変形モードで座屈する場合を示す斜視図（ａ）と、二次変形モードで座屈する場合を示す斜視図（ｂ）である。
【図１７】スライド部材の拘束方法の一例を示す図面である。
【図１８】第４の実施形態における拘束機構の一例を示す側面図である。
【図１９】図１８に示す拘束機構の断面図である。
【図２０】図１８に示す拘束機構の動作を示す断面図であり、拘束状態を示す断面図である。
【図２１】図１８に示す拘束機構の動作を示す断面図であり、拘束されていない状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｍ              車体剛性調整装置
１              車両
２              サイドフレーム（中空フレーム材）
２１            板体（部材、中空フレーム材）
２１ａ，２１ｂ  腹
３              横力発生装置
３１            支持体（フレーム拘束手段）
３２            永久磁石（拘束状態調整手段）
３３            電磁石（拘束状態調整手段）
４              センターフレーム
５              制御装置
６              フロントバンパ（中空フレーム材）
６１〜６６      距離センサ（衝突検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005035519.tif 000018
【図１７】
2005035519.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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